[发明专利]含有氧化性气体扩散膜和选择性膜并在所述膜之间限定反应空间的用于处理液体排放物的膜反应器

说明书

技术领域

本发明的领域是液体排放物的处理领域。更具体地说，本发明涉 及特别地但非排它地用于处理液体排放物的膜反应器，该液体排放物 含有单独通过氧化工艺(例如臭氧化)难以生物降解或不可生物降解 的有机污染物。

背景技术

目前，含有有机化合物的液体排放物(effluent)的处理主要通 过生物途径进行。

这些途径具有产生污泥形式的二次废物的缺点。

尽管如此，生物处理经常比其他工艺优选，因为它较廉价。

然而，当待处理的排放物中存在有毒的或不可生物降解的化合物 时，生物处理变得复杂，甚至不可能使用。

根据涉及的有机污染物的浓度和物理化学性质，可以使用多种替 代途径，例如：

-焚烧；

-汽提；

-吸附；

-过滤；

-化学氧化。

焚烧仅可以在其中有机排放物高度浓缩且具有足够高热值的特定 情况下予以考虑。然而，焚烧仍然是特别昂贵的工艺，因为它需要带 有烟雾(COV、NOx、SOx)处理工艺组的高温(＞900℃)炉，该处理工 艺组产生额外的二次废物。

汽提仅在有机污染物足够浓且具有使其能被气体流携带的合适亨 利常数的情况下才可能。因此，最终需要气体处理步骤，这往往使相 应的工艺增加负担，并从而提高运行成本。

吸附是一种易于实施的方案。然而，该工艺具有产生二次固体废 物的缺点，该固体废物必须随后予以焚烧，并送至特定的工业废物储 存点。因而，该方案最终是昂贵的。

根据污染物的类型，膜过滤工艺如微滤、超滤、纳滤或反渗透能 够以良好的效率分离固体化合物和其他水溶性化合物。除了这些工艺 相对昂贵以外，它们还具有浓缩且不破坏污染物的缺点。这是因为它 们在过滤过程中会累积，然后必须经过另外的处理。

因此，化学氧化工艺由此成为可以破坏不可生物降解的有机化合 物的最好现有方案。

在化学氧化工艺中，由OH°基如O₃、H₂O₂、O₃+UV、H₂O₂+O₃和TIO₂+UV 引发的自由基反应是最有益的。

在这些现有的反应物中，臭氧引人注目，因为它比过氧化物(H₂O₂) 便宜且限制较少。

这是因为臭氧可以按需要原位产生且不需要任何储存。

此外，臭氧化已在水处理领域中常用于饮用水的消毒。它在工业 用水的处理中的使用正在逐渐增加，特别是用于不可生物降解有机化 合物的氧化。

然而，对于有机化合物的减少和完全矿化，臭氧仍然是相对不太 有效的。

这是因为，由于臭氧在水相中的低溶解度，有机化合物的臭氧化 并不总能导致污染物源的完全矿化。因此在臭氧化过程中形成一定量 的中间降解副产物。因此，作为预防措施，这些毒性不明的反应副产 物必须经过额外处理。

通常，吸附、过滤和/或生物处理步骤可以作为臭氧化工艺的补充 步骤。

然而，这些补充处理提高了工艺的复杂性，因此也提高了它们的 运行成本。

此外，为了改进通过臭氧对不可生物降解有机化合物的减少，经 常使用颗粒或粉末形式的非均相催化剂和/或吸附剂。

然而，这些非均相化合物的使用产生了随后用于将其回收的过滤 或物理化学分离步骤。

通常，臭氧化在具有多孔扩散器或注射器的间歇或鼓泡塔型反应 器中进行。臭氧化用在预处理或后处理中以减少有机化合物或提高其 生物可降解性。

使用臭氧的工艺通常包括多个独立且不同的步骤，例如吸附、过 滤和/或生物处理。

当在抗臭氧过滤膜的存在下使用氧化性气体时，该气体的引入在 上游进行，甚至任选地同时进行。应当指出，此时将臭氧用作清洁剂， 其作用是限制膜的堵塞。

这是因为，它们形成的气泡和流体力学特征有利于堵塞层的清除 和降解。